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20171031-SMG0035-快訊小紅條兒

蔡榮根觀點:若台北發生震度7級地震,房子會「倒光光」嗎?

花蓮地震垮的都不算老建築。2018年2月9日,花蓮地震第4天,救災人員(AP)

花蓮地震垮的都不算老建築。2018年2月9日,花蓮地震第4天,救災人員(AP)

0206花蓮地震後,有地質學者在媒體上說:「台北盆地老舊建築約有40萬棟,若規模6.0,震度7級地震發生在台北,房子倒光光了,不要說(震度)7級,6級就差不多倒一片了!」,是否震度7地震真會讓台北房子「倒光光」?

這次花蓮地震規模6.0,花蓮震度即達6級以上,多處達最高的7級震度,但花蓮地區老舊的房子並沒有倒光光。倒塌造成傷亡或嚴重損毀(震後必須拆除)的大樓,除統帥飯店屋齡超過40年外,其餘屋齡反而都不大;同樣的,2016年美濃地震,倒塌造成117人罹難的維冠金龍大樓,當時屋齡只有22年,周邊更老舊房屋卻安然無恙;1999年921大地震倒塌死傷最嚴重的前40棟大樓,除了台北東星大樓外,幾乎全部是興建完成於1990年代,在當時屋齡還不到10年的集合住宅大樓。

這位學者認為6或7級震度會讓台北房子倒光光的立論依據不外是:民國六十幾年蓋的房子安全係數只有0.17(2月7日上電視節目所言);台北的建物耐震設計基準只有0.24g,整個台北盆地地質非常軟弱,大地震時會土壤液化(2016年維冠大樓倒塌後,上電視節目所說)。這樣就推論台北遇到6級震度(0.25g以上)或7級震度(0.4g以上),房子就倒光光了,是否正確?

台灣南部大地震,台南市永康區維冠大樓遭強震震垮,災情慘重,救難人員全力搶救。(美聯社)
台灣南部大地震,台南市永康區維冠大樓遭強震震垮,災情慘重,救難人員全力搶救。(美聯社)

民國六十幾年蓋的房子,那時還沒嚴謹的耐震設計規範,一般都以房屋的重量乘0.1為設計地震力設計它的梁、柱結構,但那時候蓋的大部分為五樓以下,特點是隔間磚牆多,這些磚牆並不當成抗震結構設計,但當地震來時,它會發揮如同抗震剪力牆的作用,可以承受非常大的地震力,若磚牆沒有被震毀或拆除,它會和梁柱結構共同抵抗地震力,它保護房子不倒塌的功能甚至比梁柱主結構體還大很多,這是歷次大地震老舊房屋雖耐震設計不足,但還不會倒塌的根本原因,因此我們一再呼籲,老舊房屋的磚牆不要任意拆除。大台北地區由於商業的高度發展,很多這類老舊建築的一、二樓磚牆被任意拆除作為賣場、超商、餐廳等,變成有重大耐震缺陷的軟腳蝦式建築,大地震來時,一、二樓少了原來的磚牆來分擔地震力,地震衝擊只由原先抗震設計就不足的柱子來承受,這就非常令人擔心了。

台北地區房屋的設計地表加速度只有0.24g,在6級或7級震度時會倒的說法,是對耐震設計專業不了解。地震工程學者根據一個地區地震發生的頻率、震源遠近深淺、並考慮區域地盤構造等,利用地震危害度分析,決定一個地區的設計地表加速度,這一設計基準在台北為0.24g(5級震度),花蓮則為0.32g(6級震度)。結構技師尚須根據這棟房屋的高度、結構類型、使用材料、用途、座落基地的地質堅硬或軟弱、與活動斷層的距離等情況才能計算出一棟房屋的最小設計地震力。假設兩棟結構型式完全一樣的12層鋼筋混凝土造住宅大樓,分別在台北和花蓮新建,雖然台北的設計地表加速度為5級震度,低於花蓮的6級震度,但因為需考慮台北的盆地效應等因素,根據耐震設計規範計算台北的設計地震力,依座落地質軟弱程度之不同,會比花蓮的設計地震力大40%到60%。也就是說,同樣型式高度的大樓,在台北比在花蓮需要更大的柱子,和配置更多的鋼筋。

台北的耐震設計基準雖然為5級震度,但並不表示遇到6或7級震度房屋就會倒塌。耐震設計規範對於結構系統的要求,如避免一樓為軟弱層(即軟腳蝦建築)、避免大L型、T型、U型等不規則平面配置(如維冠大樓、雲翠大樓)、立面不規則(如統帥飯店),還有很多鋼筋、鋼骨的設計施工細部要求,就是為了確保即使遇到6或7級震度的大地震,結構體有韌性,不會如雲翠大樓、維冠金龍大樓、東星大樓等這樣崩塌,造成死傷及搶救困難。這就所謂「大震不倒」的耐震設計原則。

全世界的耐震設計規範都是在安全和經濟上求取平衡點,考慮50年使用週期內遇到罕見大地震的機率,不會採用該地區罕見的震度來當設計基準。此外,設若採用6或7級的震度當設計基準來設計台北的房屋結構,那麼蓋出來的都像核電廠房或碉堡一樣,相信也沒有人願意住在裡面的。

2018年2月9日,花蓮地震第4天,救災人員(AP)
2018年2月9日,花蓮地震第4天。(AP)

至於若發生6級或7級的震度,台北盆地內建物面臨的土壤液化災害會有多大?

大地工程學者周南山博士對土壤液化做了很容易了解的比喻,他說土壤液化在英文中亦稱沸騰(Boiling)。像煮紅豆湯一樣,當鍋底的滾水壓力(相當於地震)大到紅豆(相當於砂土)可以上下沸騰時就是液化。一般液化多僅發生於淺層疏鬆砂土,且載重不是太大情況,正如小量的紅豆湯較易沸騰。因此,液化潛勢區的低矮房屋的確可能面臨風險,但根據台灣及世界各地對於土壤液化的震害調查,主要是房屋沉陷或傾斜,極少直接倒塌造成人命傷亡;對於高樓林立的台北盆地,在開挖地下室時已將上面較疏鬆砂土挖除,且高樓基礎下土壤承受載重大,又有連續壁圍束,即使位於液化潛勢區內,液化風險也大幅降低。

那麼台北會不會發生地表震度6級或7級的地震,如果遇到的話,到底會倒多少房屋? 大台北地區由西向東依序有山腳斷層、崁腳斷層、台北斷層、新店斷層,其中山腳斷層被歸類為第二類活動斷層,沿著台北盆地西側,林口台地的邊緣,穿過大屯山,從金山出海,陸域部分長約34公里,總長至少為74公里,也有學者認為它的總長已達120公里。地震學家根據74公里長斷層,推估最大可能地震規模為7.2到7.3。科技部台灣地震科學中心預測,山腳斷層未來30年發生規模7.0地震的機率為4.0%,50年機率為7.0%,雖然機率不算高,但北台灣人口密集,仍不應輕忽其可能的威脅。根據台北市政府委託研究的「台北市災害防救深耕計畫」,運用國家地震工程中心「台灣地震損失評估系統TELES」推估,山腳斷層若發生規模7.0的淺層地震,全台北市將都會達到6級烈震或7級劇震的震度,房屋會倒塌3358棟,嚴重損毀9677棟,共約1萬3000棟房屋全倒或半倒。若加計新北市,李鴻源前部長說,雙北恐怕會倒塌3萬5000棟房屋,是有所本的。

因此,雙北若發生地表震度6級或7級的地震,不會40萬棟老舊房子全部倒光光,但災情也是台灣無法承受的。特別是1990年代興建的開放空間大樓、或使用不當的住商混合大樓,災情會比老舊房屋災情更嚴重,這是921地震、2016年美濃地震、和這次的花蓮地震一再給我們的震害教訓。每次倒塌造成死傷嚴重,搶救困難成為全國注目焦點的,明明絕大部分為屋齡相對較新的大樓,大家卻都一面倒的聚焦在老舊公寓的安全上。筆者無意斷認老舊公寓是否一定安全,但誠懇的再呼籲,不要隨意拆除原有的隔間磚牆;另外,921地震倒塌很多的沿街店鋪式住宅,一樓牆量極少,也是標準的軟腳蝦建築,若短時間內無法都更,應盡速結構補強。

兩年前美濃地震維冠金龍大龍倒塌,政府雖訂有耐震評估補助辦法,但民眾往往擔心經評估後,住戶對於對於補強位置和經費負擔,難以達成共識,反而會成為政府登記有案的「結構不安全建物」而影響房價,大家望而卻步成效不彰。防災應對症下藥,建議政府依震害風險的高低擬定優先順序,仿造日本由公有行庫提供無息或優惠貸款,協助民眾加速補強;對於供營業使用之百貨商場、辦公大樓、旅館、出租大樓,及一、二樓磚牆已被大量拆除轉做商業用途的老舊公寓等,由政府提供減稅誘因強制推動結構耐震補強。

筆者有感於每次震災過後,各界檢討的重點往往失焦,政府隨著起舞提出的防減災方案,也往往未對症下藥,因此特別提出本文,無意製造恐慌。期望這次震災過後,政府提出的防災減災對策能夠正確有效,民眾對自己的房屋耐震安全也有正確的認識,一起做好準備,讓下次震災的生命及財產損失減至最低。

*作者為結構技師,台大土木工程博士,前中華民國結構技師公會全聯會理事長

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